روند محاسبات وال مش | هر آنچه باید بدانید!

استفاده از ملات سیمانی یا گچی تسلیح شده با الیاف شیشه راهکار نوینی است که به عنوان جایگزین وال‌ پست برای مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای ساختمان استفاده می‌شود. بکارگیری این فناوری مستلزم رعایت دقیق ضوابط فنی آن است. بدین منظور محاسبات وال مش بر اساس روابط موجود در آیین‌نامه‌ها انجام می‌شود. در ادامه به بررسی روند محاسبات وال مش می‌پردازیم.

وال‌مش چیست و چه کاربردی دارد؟

وال مش یک راهکار خلاقانه برای مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای است. هسته اصلی راهکار والمش برگرفته از فناوری کامپوزیت سیمانی تسلیح شده با منسوج (FRCM) است که مبانی تئوریک و محاسباتی آن در ACI 549 ارائه شده است. این کامپوزیت سیمانی با قرارگیری بر روی دیوارهای غیرباربر، سختی و استحکام قابل ملاحظه‌ای در برابر بارهای جانبی زلزله به دیوار می‌بخشد که در نهایت عملکرد مطلوبی به ساختمان می‌دهد.

در این راهکار، نوارهای مش فایبرگلاس روی دیوار قرار گرفته و یک پلاستر معدنی روی آن اجرا می‏شود. ترکیب حاصل یک کامپوزیت سیمانی توانمند ایجاد می‏کند که دیوار را در برابر لنگر حاصل از نیروی برون صفحه زلزله مستحکم می‏کند. در این حالت خمش دیوار به صورت یک طرفه و در راستای قائم بوده بنابراین نیازی به استفاده از وادار (Wall post) نیست و محدودیتی در طول دیوار وجود ندارد. والمش بهترین جایگزین برای روش سنتی وال‌ پست در مهار لرزه‏ای دیوارها است.

روند محاسبات وال مش چگونه است؟

برای تعیین فاصله میان نوارهای الیاف، از روابط موجود در نشریه 714 سازمان برنامه و بودجه کشور استفاده می‌شود. بند 12-2-2-5 این نشریه، ضوابط طراحی دیوار تقویت شده با ملات مسلح شده با الیاف را مشخص کرده است. بر اساس توضیحات این بند، زمانی که از ملات مسلح شده با مش الیاف برای تسلیح دیوار استفاده می‌شود، به دلیل افزایش ظرفیت خمشی دیوار در راستاي قائم، نیازي به توزیع بار عمود بر صفحه در دو راستا نبوده. در این حالت رفتار دیوار به صورت خمش یک طرفه است. ظرفیت خمشی دیوار با فرض این که کشش توسط الیاف و فشار توسط بلوك تحمل می‌شود به صورت محافظه کارانه از رابطه زیر قابل محاسبه است:

M_d = 20 ϕ γ f_tf t_w

γ نسبت پوشش سطح دیوار با مش الیاف به کل سطح دیوار

F_tf متوسط مقاومت کششی منهاي انحراف معیار برای پنجاه میلی‌متر عرض مش الیاف براي 6 نمونه مش الیاف پس از 28

روز قرارگیري در محلول قلیایی طبق استاندارد مربوطه بر حسب نیوتون

T_w ضخامت بلوك بر حسب  متر

ϕ ضریب کاهش مقاومت برابر 0.9

قابل ذکر است که در این محاسبات، مقاومت الیاف پس از انجام آزمون مقاومت قلیایی استاندارد باید در محاسبات لحاظ شود. همچنین به علت ماهیت رفت و برگشتی بار باد و زلزله، تسلیح دیوار با ملات مسلح شده با مش الیاف باید در هر دو سمت دیوار انجام شود.

مقدار تقاضاي خمشی وارد بر دیوار در راستاي قائم با استفاده از رابطه زیر تعیین می‌شود:

M_u = 0.125 W_u h²

که در آن W_u بارهای خارج از صفحه وارد بر دیوار بنایی و h ارتفاع آزاد دیوار است.

با قرارگیری دو رابطه بالا در رابطه زیر، حداقل فاصله بین نوارهای مش بدست می‌آید:

M_d > M_u

محاسبه نیروی افقی وارد بر دیوار بر اساس روابط فصل چهارم استاندارد 2800 کمک صورت می‌گیرد. طبق رابطه 4-1 استاندارد 2800 نیروی افقی زلزله وارد بر دیوار از رابطه زیر بدست می‌آید:

V_Pu =

البته باید توجه شود که مقادیر حداکثر و حداقل این نیرو مطابق روابط زیر است:

V_Pu (min) = 0.3 AB_sW_pI_p

V_Pu (max) = 1.6 AB_sW_pI_p

همان گونه که از روابط فوق قابل درک است، در طبقات فوقانی یک ساختمان انتظار می­رود تقاضای نیروی زلزله افزایش یابد. به همین ترتیب در طبقات بالاتر، به دلیل افزایش لنگر وارد بر تیر، انتظار می­رود فواصل بین نوارهای والمش نیز کاهش یابد. فرض می­کنیم در طبقه اول ساختمانی، فاصله بین نوارها و نبشی­ها برابر b منظور شده باشد، بنابراین عرض باربر هر نوار و هر نبشی b است. با فرض ارتفاع h₁  برای هر طبقه، برش وارد بر نبشی قابل محاسبه است:

R= 1.2 × V_PU × h₁ × b

حل یک مثال از والمش

برای آن که بهتر با روش محاسبات وال مش آشنا شویم، یک مثال عددی از محاسبات وال مش نیز حل می‌کنیم. ساختمانی 10 طبقه با ارتفاع طبقات 2.9 متر را فرض کنید. مشخصات این پروژه در جدول زیر آمده است.

در ابتدا فرض می‌کنیم قرار است نوارهای 25 سانتی‌متری وال مش در فاصله 1 متری از یکدیگر روی دیوار نصب شوند. محاسبات را برای طبقه هفتم این ساختمان انجام می‌دهیم. نیروی افقی زلزله در طبقه هفتم طبق رابطه زیر محاسبه می‌شود:

V_Pu =   111 kg/m2

V_Pu(min) = 0.3 A B_s W_p I_p = 0.3*0.35*2.75*300*1 = 84 kg/m²

نیروی افقی وارد بر دیوار در طبقه هفتم، حداکثر مقادیر بالاست که برابر 111 کیلوگرم بر مترمربع است. تقاضای خمشی وارد بر دیوار در راستاي قائم به ازای یک متر طول دیوار به شکل زیر تعیین می‌شود:

M_u = 0.125 W_u h²  = 0.125 * 111 * 2.9² * 1 = 116 kg.m

ظرفیت خمشی دیوار در راستای قائم:

M_d = 20 ϕ γ f_tf t_w =

طبق محاسبات بالا، با نصب نوارهای 25 سانتی‌متری در هر 1 متر، تقاضای خمشی دیوار از ظرفیت آن بیشتر شده که غیرقابل قبول است. بنابراین فاصله بین نوارها را به 75 سانتی‌متر کاهش داده و دوباره بررسی می‌کنیم:

M_u = 0.125 W_u h²  = 0.125 * 111 * 2.9²  * 0.75 = 87 kg.m

در این حالت میزان تقاضا از ظرفیت کمتر است بنابراین نوارهای 25 سانتی‌متری در فواصل 75 سانتی‌متر برای طبقه هفتم قابل قبول است. حال نیروی برشی وارد بر نبشی‌ها را نیز محاسبه می‌کنیم:

R= 1.2 × V_PU × h₁ × b = 1.2 * 111 * 2.9 * 0.75 = 290 kg

برش وارد بر نبشی از مقاومت چسب اپوکسی والمش کمتر است و چسب در این اتصال به خوبی عمل خواهد کرد. در جدول زیر به طور خلاصه فواصل نوارهای والمش و نیروی وارد بر نبشی‌ها محاسبه شده‌اند:

سخن پایانی

همانطور که دیده شد محاسبات وال مش دقیقاً بر اساس روابط موجود در آیین‌نامه انجام می‌شود. شما می‌توانید با مراجعه به صفحه محاسبات آنلاین وال مش، با استفاده از محاسبه‌گر آنلاینی که   برای شما در نظر گرفته، با ورود اطلاعات پروژه خود، فواصل نوارهای والمش را متناسب با مشخصات پروژه خود بدست آورید.